第10章 串行外设接口SPI SPI:高速同步串行输入/输出端口,传送速率可编程， 应用:外部移位寄存器、D/A、 A/D、串行EEPROM、LED显示驱动器等外部设备进行扩展。 10.1 串行外设接口的结构 （1）4个外部引脚，以下引脚都可用作数字I/O引脚。 SPISIMO－SPI从输入、主输出 SPISOMI－SPI主输入、从输出 SPICLK －SPI时钟 SPISTE*－SPI从发送使能

（2）主／从操作模式。 （3）发送、接收双缓冲。 SPI模块中有9个寄存器用于控制该模块的操作： （1）SPICCR：SPI配置控制寄存器。 （2）SPICTL：SPI操作控制寄存器。 （3）SPISTS：SPI状态寄存器。 （4）SPIBRR：SPI波特率寄存器。 （5）SPIRXEMU：SPI仿真缓冲寄存器。 （6）SPIRXBUF：SPI串行输入缓冲寄存器。

（7）SPITXBUF：SPI串行发送缓冲寄存器。 （8）SPIDAT：SPI串行数据寄存器。 （9）SPIPRI：SPI优先级控制。 10.2 SPI操作 下图是SPI用于两个控制器（一个主控制器和一个从控制器）通信的典型连接方式。

主出/从入 SPI选通 主入/从出 串行时钟 SPI主/从控制器连接 SPI主控制器 SPI从控制器 SPISIMO SPISTE* SPICLK SPISIMO SPISTE* SPISOMI 主出/从入 SPI选通 主入/从出 串行时钟 SPI主/从控制器连接 SPI主控制器 SPI从控制器

SPICTL.2位---MASTER/SLAVE用来选择操作模式和SPICLK的源。 （1）主模式 （2）从模式 将 Slave的数据传送给 Master，数据传送完毕，申请中断。 SPICLK SPIMOSI 时钟 SPICLK SPIMISO SPISTE 时钟

由图知，SPI有两种工作模式：主模式和从模式，操作模式由SPICTL.2(MASTER/SLAVE位）决定。 数据的发送方式有三种： （1）主控制器发送数据，从控制器发送伪数据； （2）主控制器发送数据，从控制器发送数据； （3）主控制器发送伪数据，从控制器发送数据。 主控制器控制SPICLK信号，通过发出SPICLK信号启动数据发送，从控制器则通过检测SPICLK信号接收数据。 一个主控制器可以连接多个从控制器，但是一次只允许一个从控制器给主控制器发送数据

10.3 串行外设接口中断 有五个控制位用于初始化串行外设接口的中断： SPI中断使能位：SPI INT ENA (SPICTL.0); 10.3 串行外设接口中断 有五个控制位用于初始化串行外设接口的中断： SPI中断使能位：SPI INT ENA (SPICTL.0); SPI中断标志位：SPI INT FLAG(SPISTS.6); SPI超限中断使能位：OVERRUN INT ENA(SPICTL.4); SPI接收器超限中断标志位：RECEIVER OVERRUN FLAG(SPISTS.7) SPI中断优先级选择位：SPI PRIORITY(SPIPRI.6)。

10.4 数据格式 SPI通信时，要发送的数据从SPIDAT寄存器的MSB依次移出，接收的数据则从SPIDAT的LSB依次移入。 SPI数据字符位数（1-16位）由SPICCR.3-0指定。 当写入SPIDAT或SPITXBUF时，数据必须是左对齐的。 数据从SPIRXBUF读回时是右对齐的。 LSB 移位寄存器SPIDAT MSB

10.5 SPI波特率和时钟模式 SPI模块支持125种不同的波特率和4种不同的时钟模 式。SPI最大波特率为CLKOUT频率的四分之一。 10.5.1 SPI波特率的确定 SPI波特率取决于CLKOUT和SPIBRR的值。 （1）对于SPIBRR=3-127 SPI波特率=CLKOUT/(SPIBRR+1) （2) 对于SPIBRR=0-2 SPI波特率=CLKOUT/4 SPI最大波特率=CLKOUT/4=10MHz

10.5.2 SPI时钟模式 SPI有四种时钟模式，由CLOCK POLARITY 和CLOCK PHASE位控制。 CLOCK POLARITY位：选择时钟的有效沿是上升沿还是下降沿； CLOCK PHASE位：选择是否有半个时钟周期的延时。 (1)下降沿，无延时：SPI在时钟下降沿发送数据，在时钟的上升沿接收数据； (2)下降沿，有延时：SPI在时钟下降沿前半个周期发送数据，在时钟的下降沿接收数据；

(3)上升沿，无延时：SPI在时钟上升沿发送数据，在下降沿接收数据； 4种时钟模式如图所示。

SPICLK 周期数 （无延时的上升沿） （有延时的上升沿） （无延时的下降沿） （有延时的下降沿） SPISIMO/ SPISOMI 接收 锁存点 进入从方式 SPISTE

10.6 SPI的复位和初始化 系统复位使SPI引脚功能被选定为通用输入，要对SPI的配置，需做以下工作： （1）设置SPI SW RESET位（SPICCR.7）的值为0，强制 SPI复位； （2）初始化SPI的配置、格式、波特率和引脚功能为期 望值； （3）设置SPI SW RESET位为1，从复位状态释放SPI; （4）向SPIDAT或SPITXBUF写数据； （5）数据发送完成后（SPISTS.6=1)，读取SPIRXBUF以 确定接收的数据。

SPI应用实例（控制串行D/A) DAC714是美国BB公司生产的16位具有串行接口的数模转换器，电压输出型，输出范围是-10V+10V。 串行时钟 串行数据输入引脚 数据更新使能引脚 数据输入使能引脚 DAC714控制时序

由控制时序图可知，SPI时钟模式应为下降沿，无延时。即SPI在时钟下降沿发送数据，在时钟的上升沿将数据锁存到DAC714。 SPICLK SPISIMO SDI A0* SPISTE* A1* SPISOMI 串行数据 SPI选通 串行时钟 2407 DAC714 UP/DA DSP与DAC714连接框图 由控制时序图可知，SPI时钟模式应为下降沿，无延时。即SPI在时钟下降沿发送数据，在时钟的上升沿将数据锁存到DAC714。